高电压技术常美生-第四章

第四章绝缘试验原理UX

INI

I

IXXI0图4-12有电场干扰时的电流相量图第四章绝缘试验原理GACNR3Z4移相器CXCC

U

IIXIXII

UDIXVBS试验前Z4短接，R3调至最大，使干扰电流尽量通过检流计；其次接通电源，使得通过被试品的电流也流过检流计，调节移相电源的相角和电压幅值，使检流计指示最小，这时的试验电压的大小和相位，刚好使I’与IX大小相等夹角为零；最后，在取下Z4短接线后，升压测量，正反相各测一次取平均值，即为

tanδ。这种方法可以消除同频率的干扰。第四章绝缘试验原理I

NU

X2I

I

IXXIIXABC10图4-14用倒相法消除干扰的相量图2tan

tan1

tan2第四章绝缘试验原理(二)磁场干扰干扰磁场大多数由大电流母线、电抗器、阻波器以及其它漏磁较大的设备产生的。为了消除磁场干扰，可移动电桥位置使之远离干扰源，或桥体就地转动改变δ角度，找到干扰最小的方位，在将检流计极性开关分别置于正、反两种位置进行两次测量，两次测量的tanδ的平均值可近似作为被试品真实的tanδ值。第四章绝缘试验原理二、测量时的注意事项2

2

2(功率相等)U

C

U

C

C

C

C2

C1C尽可能分部测试测量时应选取合适的温度2

2测量时应选用合适的试验电压测量绕组时必须将每个绕组的首尾短接5．测量时注意被试品表面泄漏电流的影响第四章绝缘试验原理三、测量结果的分析判断对tanδ值进行判断的基本方法，除了与试验规程规定值比较外，还要与值进行比较，观察其发展趋势。如果测试值低于规定值，但增长过快，也要引起充分注意。此外，还可以与同类型设备相比较，看是否有明显差异。在比较时，除tanδ值以外，还应注意CX的变化情况。

明显的变化，可配合其他试验方法进行综合判断。第四章绝缘试验原理§4.4

局部放电的测量第四章绝缘试验原理局部放电是指发生在电极之间但未贯穿电极的放电，它是由设备绝缘 存在的弱点或生产过程中造成的缺陷引起的，表现为绝缘内气体的击穿、小范围内固体或液体介质的局部击穿或金属表面的边缘及尖角部位场强集中引起局部放电等。特点:放电的能量小，短时间不会影响设备绝缘，长期运行产生累积效应，局部缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。第四章绝缘试验原理代表对应于气隙放电脉冲频率的电源阻抗一、测量的基本原理代表气隙的电容代表与该气隙串联的那部分介质的电容代表Cg,Cb以外的绝缘完好部分的电容，m

b

CgCbma

C

CCg

CbC

CCsin

tumg

bC

C

b

Ug电极间的总电容在电极上加u=umsinwt的交流电压第四章绝缘试验原理第四章绝缘试验原理每次放电的电荷量是反映局部放电强弱的重要参数之一。C

C

Cb

Cm

qr

Cg

b

m

U

U

g

r

Cg

Cb

Ug

Ur

真实放电量，它是从气隙两端来看的总电容与气隙放电时气隙上电压的下降值之积Cm

U

Cb

Ug

UrCm上放掉的电荷与Cb上得到的电荷相等CCm

CbU

b

)rg(

U

U)q=Cm⊿U=Cb(

Ug

U

rq=qrCbCm

Cbq称为视在放电电荷量,是衡量局部放电强度的一个重要参数.第四章绝缘试验原理二、测量的基本接线MMCX—被试品；A-放大器;图4-17局部放电测量的基本回路（a)并联法；（b)串联法；（c)平衡法ZUCXCKZmA(b)ZUCXCKZmA(a)ZUCXZmCXZmMA(c)CK-耦合电容；Z-阻塞元件；Zm、Z

m

-检测阻抗C

X

-辅助被试品；

M-测量仪器适合被试品两端不接地的情况适合被试品两端不接地的情况抗外来干扰的能力强。第四章绝缘试验原理二、测量时注意的问题能力强的测量电路，如平衡法测选择量电路。对测量线路进行，有条件时可将整个试验置于 室内进行。来自电源的干扰可以在电源中用滤波器加以抑制。这种滤波器应能抑制处于检测仪的频宽的所有频率，但能让低频率试验电压通过。提高高压试验回路中各种元件发生电晕的电压。如加大高压引线的直径，将尖角整

。将高压试验变压器、检测回路和测量仪器三者的地线连成一起，接到适当的接地点。第四章绝缘试验原理三、试验结果的分析判断局部放电试验与其他绝缘试验的主要区别在于它能检测出绝缘中存在的局部缺陷。局部放电的强度比较小时，说明绝缘中的缺陷不太严重；局部放电的强度比较大时，则说明缺陷已扩大到一定程度，而且局部放电对绝缘的作用正在加剧。第四章绝缘试验原理§4.5

变压器油中溶解气体的气相色谱分析第四章绝缘试验原理一、充油设备

故障产生的气体二、油中溶解气相色谱分析的简要过程先将油中溶解的气体脱出，再送入气

相色谱仪，对不同气体进行分离和鉴

定，即可得到各种气体的组分和含量。常用的脱气方法有两类。一类是基于真空脱气的原理把油中的气体脱出，称为真空法；另一类是利用油中气体在油气两者之间重建平衡原理脱出气体，称为溶解平衡法。第四章绝缘试验原理气相色谱仪主要由色谱柱和鉴定器组成，色谱柱是把混合气体彼此分离并使同种气体汇集浓缩的关键部件，分离后的气体按相对固定的顺序先后流出色谱柱。鉴定器是将从色谱柱依次流出的气体所产生的非电量信号定量地转变成为电信号的重要计量元件，色谱仪的灵敏度和最小检测浓度取决于所用的鉴定器。非电量信号经鉴定器转变成电信号，由记录仪依次记录下来，形成一个有序的脉冲峰图，称为色谱图第四章绝缘试验原理色谱图上的每个脉冲代表一个气体组分，而峰高或面积则反映了该气体的浓度。第四章绝缘试验原理三、分析结果判断方法（一）特征气体法油和固体绝缘材料在电或热的作用下分解产生的各种气体中，对判断故障有价值的气体是CO、CO2

、H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2，这些气体称为特征气体根据特征气体判断故障类型的方法称为特征气体法。第四章绝缘试验原理表4－1

不同故障类型产生的气体组分注：进水受潮或油中气泡可能使油中的H2含量升高。第四章绝缘试验原理（二）油中溶解气体的注意值表4－2

各种充油电气设备油中气体含量的注意值(μl/L)第四章绝缘试验原理（三）产气速率的注意值产气速率大小与故障消耗能量大小、故障部位、故障点的温度等情况有关。（1）绝对产气速率 每运行日产生某种气体的平均值a

i

t绝对产气率，mL/d;——第二次取样测得油中某气体浓度，mL/L;Ci

2Ci1——第一次取样测得油中某气体浓度，mL/L;Δt——两次取样时间间隔中的实际运行时间（日），d；

G——设备总油量,t;ρ——油的密度，t/m3。每运行一个月（或折算到月），某种气体含量增加为原有值的百分数的平均值。（2）相对产气速率i

2ri1C

Ci1

(%)

1

100C

t相对产气速率，%/m；第四章绝缘试验原理（四）三比值法三比值法是判断变压器或电抗器等充油电气设备故障性质的主要方法。取出H2、CH4、C2H2、C2H4和C2H6这五种气体的含量，分别计算C2H2/C2H4、CH4

/H2、C2H4/C2H6这三对值，将这三对值按表4－4所列规则进行编码，再按表4－5所列规则来判断故障的性质。应用三比值法时应注意只有根据气体各组分的注意值或气体增长率的注意值有理由判断设备可能存在故障时，才能用三比值法。对气体含量正常且无增长趋势的设备，比值无意义。气体的比值与以前的不同，可能有新故障

在老故障或正常老化上。要得到新故障的气体比值，从最后一次分析结果中减去上一次的数据，重新计算比值。第四章绝缘试验原理气体比值范围比值范围的编码C2H2/C2H4CH4

/H2C2H4/C2H6＜0.10100.1≤k＜11001≤k＜3121k≥3222表4－4三比值法的编码规则第四章绝缘试验原理编码组合故障类型判断故障实例（参考）C2C2

H4CH4H

2C2C2

H6001低温过热（低于150℃）绝缘导线过热，注意CO和CO2含量和CO2/CO值20低温过热（150～300）℃分接开关接触不良，引线夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁心漏磁，局部短路，层间绝缘不良，铁心多点接地等21中温过热（300～700）℃0，1，22高温过热（高于700℃）10局部放电高湿度，高含气量引起油中低能量密度的局部放电１0，10，1，2低能放电引线对电位未固定的部件之间连续火花放电，分接抽头引线和油隙闪络，不位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的火花放电20,1,2低能放电兼过热20，10，1，2电弧放电线圈匝间、层间短路，相间闪络、

分接头引线间油隙闪络、引线对箱

壳放电、线圈熔断、分接开关飞弧、20，1，2电弧放电兼过热引线对其它接地体放电等表4－5

用三比值法判断故障类型第四章绝缘试验原理（五）对一氧化碳和 的判断当怀疑设备固体绝缘材料老化时，一般CO2/CO>7。当怀疑故障涉及到固体绝缘材料时（高于200℃），可能CO2/CO<3，必要时，应从最一次的

中减去上一次的测试数据，重新计算比值，以确定故障是否涉及到固体绝缘材料。第四章绝缘试验原理§4.6

工频耐压试验工频耐压试验是考验被试品绝缘承受各种过电压能力的有效方法，对保证设备安全运行具有重要意义。第四章绝缘试验原理一、工频耐压试验的接线及设备工频耐压试验所需的试验电压可用两种方法产生：一种为试验变压器直接产生工频高压；另一种为利用串联谐振产生工频高电压。（一）用试验变压器直接进行耐压试验VAVR1R2FCx工频耐压试验的原理接线图T试验变压器，升高输出电压保护电阻，击穿时，限制过电压及短路电流，R1一般取0.1～1Ω/V；球隙保护电阻，限制球隙击穿时流过球隙的短路电流，防止由于击穿产生的截波电压和瞬时振荡电压加在试品上，防止球隙高压侧的某些部分发生局部放电时，在球隙上造成振荡电压而使球隙误动作。R2一般取0.1～0.5Ω/V第四章绝缘试验原理1．试验变压器高压试验变压器是一个单相的升压变压器。特点：绝缘裕度小，平时工作电压一般不允许超过其额定电压；通常均为间歇工作方式，即不同的工作电压允许不同的工作时间；容量一般不大，高压侧额定电流通常在0.1～1A范围内。进行耐压试验时对试验变压器的要求主要有：一是其高压绕组的额定电压应不小于被试品的试验电压值；二是额定容量应满足在被试品试验电压

过被试品电容电流的要求，而且在被试品击穿或闪络后能短时地维持电弧。2

3sS

2

fCU10被试品的试验电压，kV；被试品的电容，μF；第四章绝缘试验原理试验变压器的最小容量S:电源的频率，Hz12312312图4-21 三台试验变压器串接的原理接线1-低压绕组 2-高压绕组 3-累接绕组各台试验变压器高压绕组的容量是相同的，设为S。忽略损耗，则第Ⅲ台试验变压器的容量为S，第Ⅱ台中累接绕组的容量为S

，低压绕组的容量为2S，第Ⅰ台的低压绕组的容量为3S，三台试验变器的容量即为3：2：1第四章绝缘试验原理输出的试验容量占总容量的百分数即为试验装置的利用系数。2

=100%n

+

1第四章绝缘试验原理2．工频高压试验常用的调压方式(1)

用自耦调压器调压。(2)

用移圈调压器调压。(3)

用电动发电机组调压。其特点为体积小、重量轻、短路阻抗小、功耗小、对波形畸变小。当试验变压器的功率较大时，存在滑动触

头发热、部分线匝被短路等问题，适用于小容量调压。不存在滑动触头及直接短路线匝的问题，容量可做大；调压器的输出电压波形有些畸变(可在移圈调压器的输出端加装L－C滤波器)。应用在用对波形的要求不十分严格、额定电压为100kV及以上的试验变压器上。可得到好的正弦波形和均匀的电压调压